Transimpedanz (I zu V) Konverter mit Operationsverstärker

Question

Transimpedanz (I zu V) Konverter mit Operationsverstärker

Physik
Transimpedanz
Schaltungsanalyse
Übertragungsfunktion
Operationsverstärker

Neuling

Ich habe über den I-zu-V-Wandler mit einem Operationsverstärker gelesen.

Ist die Hinzufügung der nicht $R_{\text{L}}$ Widerstand beeinflussen die $I_{\text{R}}$ aktuell? Denn derselbe Strom, der durch den Rückkopplungswiderstand fließt, würde auch durch den fließen $R_{\text{L}}$ Widerstand, oder? Wenn das der Fall ist, was ist die Verwendung von $R_{\text{L}}$ Widerstand und wie würde er die Funktion des I-zu-V-Wandlers nicht beeinträchtigen?

user_1818839

Nicht, wenn Vout eine Spannungsquelle ist.

Benutzer253751

@user_1818839 vergiss Vout. Der Operationsverstärker ist eine Spannungsquelle!

user_1818839

@ user253751 genau.

Neuling

Wie sagen Sie, dass der Operationsverstärker die Spannungsquelle ist? Kannst du mir das sagen, damit ich das auch so sehe

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Transimpedanz (I zu V) Konverter mit Operationsverstärker

@user_1818839 vergiss Vout. Der Operationsverstärker ist eine Spannungsquelle!
Wie sagen Sie, dass der Operationsverstärker die Spannungsquelle ist? Kannst du mir das sagen, damit ich das auch so sehe

Null · Answer 1

Ein idealer Operationsverstärker hat eine unendliche Impedanz an seinen Eingängen, aber keine Impedanz an seinem Ausgang. Das bedeutet, dass kein Strom in seine Eingänge fließt, so bei KCL

{ICH}_{R} = {ICH}_{In}

$I_{\text{R}} = I_{\text{in}}$ unabhängig von irgendetwas anderem in der Schaltung.

Da der Ausgang des Operationsverstärkers jedoch eine niedrige Impedanz hat, kann er je nach Bedarf Strom liefern oder senken (was er tut, um seine beiden Eingänge auf Masse zu halten). Daher von KCL den Strom $I_\text{L}$ durch $R_\text{L}$ ist die Summe von $I_{\text{R}}$ und der Strom, der vom Ausgang des Operationsverstärkers bezogen wird - was im Allgemeinen das bedeutet $I_\text{L}$ ist ungleich zu $I_{\text{R}}$ .

Nach dem Ohmschen Gesetz

{ICH}_{L} = \frac{v_{aus}}{R_{L}}

$I_\text{L} = \frac{V_{\text{out}}}{R_{\text{L}}}$

und da der invertierende Eingang des Operationsverstärkers auf Masse liegt, haben wir

v_{aus} = - {ICH}_{In} R

$V_{\text{out}} = -I_{\text{in}}R$

Deshalb

{ICH}_{L} = \frac{- {ICH}_{In} R}{R_{L}} = \frac{- {ICH}_{R} R}{R_{L}}

$I_\text{L} = \frac{-I_{\text{in}}R}{R_{\text{L}}} = \frac{-I_{\text{R}}R}{R_{\text{L}}}$

Der Zweck von $R_{\text{L}}$ ist es, den Lastwiderstand zu modellieren, der im Allgemeinen nicht unendlich ist. Die Tatsache, dass $R_{\text{L}}$ wirkt sich nicht auf den Betrieb des Transimpedanzverstärkers aus (außer in einem Grenzfall wie z $R_{\text{L}} = 0$ ) ist eine gute Sache.

Der Ausgang des Operationsverstärkers liefert also etwas Strom an das RL, richtig? Wie viel Strom wird es in diesem Fall liefern und was bestimmt es?
Angenommen, die Spannung an der Last R wird durch den durch sie fließenden Strom definiert, richtig? Wenn also Ir und der Ausgang des Operationsverstärkers auch etwas Strom liefern, würde sich dann nicht die Spannung am Lastwiderstand ändern? Würde es nicht den Zweck der gesamten Schaltung zunichte machen, wenn der Ausgang des Operationsverstärkers auch etwas Strom liefert?
@Newbie Der Ausgang des Operationsverstärkers liefert RL den Strom, der erforderlich ist, um seinen Ausgang so einzustellen, dass seine Eingänge auf derselben Spannung liegen. Vout, das seine Eingänge auf dieselbe Spannung setzt, ist -Iin * RF, sodass der Operationsverstärker Strom von seinem Ausgang bezieht oder senkt, um dies wahr zu machen (was auch die Spannung über RL einstellt).
@Newbie Ich habe die Berechnung des RL-Stroms in Bezug auf IR hinzugefügt.
Kann dieser I-zu-V-Wandler auch ein nicht invertierender Typ sein?
@Newbie Nein, Sie können die Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers nicht einfach umschalten, da Sie dann positives statt negatives Feedback hätten. Wenn Sie eine nicht invertierende Übertragungsfunktion benötigen, können Sie möglicherweise die Polarität des Eingangsstroms umschalten oder einen invertierenden Verstärker am Ausgang des Transimpedanzverstärkers hinzufügen (die doppelte Invertierung führt zu einer insgesamt nicht invertierenden Übertragungsfunktion). .
Verwenden Sie für eine positive Übertragungsfunktion einfach einen Spannungsfolger vom Eingang (verwenden Sie den Widerstand R als Strom-Spannungs-Wandler). In diesem Fall ist die Eingangsimpedanz jedoch R statt R/Aol

Tobalt · Answer 2

$R_L$ spielt in dieser Schaltung keine aktive Rolle. Sein Wert spielt keine große Rolle.

Die Spannung $V_{out}$ wird variiert, um den Rückkopplungsausgleich zu erfüllen, was bedeutet, dass IN- 0 V erreichen sollte. Die einzige Verbindung von IN- nach OUT ist durchgehend $R$ . Die Spannung an beiden Widerständen ist gleich, aber der Strom durch $R_L$ ist im Grunde parasitär und der Operationsverstärker wird es unabhängig von seinem Wert (innerhalb seiner Möglichkeiten) beziehen.

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